介观量子系统中能量景观的网络架构

介观量子系统展现出复杂的多体量子现象，其中自旋与电荷间的相互作用产生集体模式与拓扑态。即便简单的非相互作用理论也展示出丰富的能量态景观——由自旋和能量依赖的跃迁率连接的不同多粒子构型。集体能量景观难以刻画或预测，尤其在阻挫区中多体效应创造出多重简并景观。此处我们利用网络科学来刻画这些能量态跃迁的复杂互连模式。使用经实验验证的量子反点电子输运计算模型，我们构建节点表示可及能量态、边表示允许跃迁的网络。随后我们探究电流和电压的物理变化如何反映于网络拓扑中。我们发现网络展现出 Rentian 标度，这是计算机电路、神经电路和人类流动性中高效传输系统的特征，并可用于度量网络的互连复杂性。引人注目的是，对应于量子输运中阻挫点（例如由于自旋阻塞效应）的网络相对于未经历阻挫的网络展现出增强的拓扑复杂性。我们的结果表明，能量景观抽象拓扑结构的网络刻画可捕捉量子输运的显著性质。更广泛地，我们的方法激励未来利用网络科学理解复杂量子系统动力学与控制的努力。